Генетска модификација: Дефиниција, типови, поступак, примери

А. ген, са основног биохемијског становишта, је сегмент дезоксирибонуклеинска киселина (ДНК) унутар сваке ћелије организма која носи генетски код за састављање одређеног протеинског производа. На функционалнијем и динамичнијем нивоу, гени одређују шта су организми - животиње, биљке, гљиве, па чак и бактерије и у шта су предодређени да се развију.

Иако на понашање гена утичу фактори околине (нпр. Исхрана), па чак и други гени, ваш састав генетски материјал већином диктира готово све о вама, видљиво и невиђено, од величине вашег тела до вашег одговора на микробне уљезе, алергене и друге спољне агенсе.

Способност промене, модификовања или инжењерства гена на специфичне начине би стога увела могућност да то буде могуће створити изврсно прилагођене организме - укључујући људе - користећи дате комбинације ДНК за које се зна да садрже одређене гени.

Процес промене организма генотип (лабаво говорећи, збир његових појединачних гена) и отуда је његов генетски „нацрт“ познат као генетска модификација

Повезана збивања погодила су и узбуђење због могућности побољшања људског здравља и квалитета живота и мноштво трновитих и неизбежних етичких питања на разним фронтовима.

Генетска модификација је било који поступак којим се генима манипулише, мења, брише или прилагођава у циљу појачавања, промене или прилагођавања одређене карактеристике организма. То је манипулација особинама на апсолутном корену - или ћелијском - нивоу.

Размислите о разлици између рутинског обликовања косе на одређени начин и стварне моћи да контролишете боју, дужину и косу општег аранжмана (нпр. равни наспрам коврџавог) без употребе било каквих производа за негу косе, уместо да се ослањате на давање невидљивих компоненти вашег телесна упутства која се односе на то како постићи и осигурати жељени козметички резултат и стекнете осећај шта је све генетска модификација О томе.

Будући да сви живи организми садрже ДНК, генетски инжењеринг се може извршити на свим и свим организмима, од бактерија преко биљака до људи.

Док ово читате, поље генетског инжењерства расте са новим могућностима и праксама у областима пољопривреде, медицине, производње и других сфера.

Важно је разумети разлику између дословно промене гена и понашања на начин који искориштава постојећи ген.

Многи гени не делују независно од средине у којој живи родитељски организам. Дијеталне навике, стресови различитих врста (нпр. Хроничне болести, које могу или не морају имати генетску основу) и друге ствари организми који се рутински суочавају могу утицати на експресију гена или на ниво до којег се гени користе за стварање протеинских производа за које су код.

Ако потичете из породице људи који су генетски склони вишим и тежим од просека, а тежите атлетској каријери у спорту који фаворизује снаге и величине као што су кошарка или хокеј, можете дизати тегове и јести велику количину хране како бисте повећали шансе да будете толико велики и снажни као могуће.

Али ово се разликује од могућности убацивања нових гена у своју ДНК који практично гарантују предвидљиви ниво раста мишића и костију и, на крају, човек са свим типичним особинама а спортска звезда.

Постоје многе врсте техника генетског инжењеринга, а не све од њих захтевају манипулацију генетским материјалом помоћу софистициране лабораторијске опреме.

У ствари, било који процес који укључује активну и систематску манипулацију организмом генски фонд, или збир гена у било којој популацији која се репродукује размножавањем (тј. сексуално), квалификује се као генетски инжењеринг. Неки од ових процеса су, наравно, заиста на врху технологије.

Вештачка селекција: Такође се назива једноставна селекција или селективни узгој, вештачка селекција је одабир матичних организама са познатим генотипом роди потомство у количинама које се не би догодиле да је само природа инжењер, или би се у најмању руку појавиле само током много дужег времена ваге.

Када фармери или узгајивачи паса бирају које ће биљке или животиње узгајати како би осигурали потомство са одређеним карактеристике које су људима из неког разлога пожељне, они практикују свакодневни генетски облик модификација.

Индукована мутагенеза: Ово је употреба рендгенских зрака или хемикалија за индуковање мутација (непланиране, често спонтане промене ДНК) у одређеним генима или ДНК секвенцама бактерија. То може резултирати откривањем варијанти гена које имају бољи учинак (или ако је потребно и лошије) од „нормалног“ гена. Овај процес може помоћи у стварању нових „линија“ организама.

Мутације, иако често штетне, такође су основни извор генетске променљивости у животу на Земљи. Као резултат, њихово индуковање у великом броју, мада ће сигурно створити и популације мање подобних организама повећава вероватноћу корисне мутације, која се затим може искористити у људске сврхе користећи додатне технике.

Вирусни или плазмидни вектори: Научници могу да уведу ген у фаг (вирус који зарази бактерије или њихове прокариотске рођаке, Археје) или плазмид вектор, а затим смештени модификовани плазмид или фаг у друге ћелије како би се нови ген увео у те ћелије.

Примена ових процеса укључује повећање отпорности на болести, превазилажење резистенције на антибиотике и побољшање способности организма да се одупре стресорима из околине као што су екстремне температуре и токсини. Алтернативно, употреба таквих вектора може појачати постојећу карактеристику уместо да створи нову.

Користећи технологију оплемењивања биљака, биљци се може „наредити“ да цвета чешће или се подстакне бактерија да произведе протеин или хемикалију коју обично не би.

Ретровирусни вектори: Овде се делови ДНК који садрже одређене гене убацују у ове посебне врсте вируса, који затим транспортују генетски материјал у ћелије другог организма. Овај материјал је уграђен у геном домаћина да би могао да се изрази заједно са остатком ДНК у том организму.

Једноставно речено, ово укључује исецање ланца ДНК домаћина помоћу посебних ензима, убацивање новог гена у празнину створену резањем и причвршћивањем ДНК на оба краја гена за домаћина ДНК.

Технологија „Куцај, нокаутирај“: Као што јој само име говори, ова врста технологије омогућава потпуно или делимично брисање одређених делова ДНК или одређених гена („нокаут“). У сличном смеру, људски инжењери који стоје иза овог облика генетске модификације могу да бирају када и како да укључе („куцају“) нови одељак ДНК или нови ген.

Ињекција гена у организме у настајању: Убризгавање гена или вектора који садрже гене у јајашца (ооците) могу уградити нове гене у њих геном ембриона у развоју, који се због тога изражавају у организму који на крају резултати.

Клонирање гена је пример употребе плазмидних вектора. Плазмиди, који су кружни комади ДНК, извлаче се из бактеријске или квасне ћелије. Рестрикцијски ензими, који су протеини који „секу“ ДНК на одређеним местима дуж молекула, користе се за исецање ДНК, стварајући линеарни ланац од кружног молекула. Затим се ДНК за жељени ген „залепи“ у плазмид, који се уводи у друге ћелије.

Коначно, те ћелије почињу да читају и кодирају ген који је вештачки додат у плазмид.

Сличан садржај: Дефиниција РНА, функција, структура

Клонирање гена укључује четири основна корака. У следећем примеру ваш циљ је да произведете сој од Е. цоли бактерија која светли у мраку. (Обично, наравно, ове бактерије не поседују ово својство; да јесу, места попут светских канализационих система и многих његових природних пловних путева попримиће сасвим другачији карактер, као Е. цоли су распрострањени у људском гастроинтестиналном тракту.)

1. Изолирајте жељену ДНК. Прво треба да пронађете или направите ген који кодира протеин са потребним својством - у овом случају, блистав у мраку. Одређене медузе производе такве протеине и идентификован је одговорни ген. Овај ген се назива циљана ДНК. Истовремено, треба да одредите који ћете плазмид користити; ово је векторска ДНК.

2. Одвојите ДНК користећи рестрикционе ензиме. Ови поменути протеини, такође тзв рестрикционе ендонуклеазе, има их у бактеријском свету. У овом кораку користите исту ендонуклеазу да бисте исекли и циљану и векторску ДНК.

Неки од ових ензима сече равно преко оба ланца молекула ДНК, док у другим случајевима праве „распоређени“ рез, остављајући мале дужине једноланчане ДНК изложене. Ови последњи се зову лепљиви крајеви.

3. Комбинујте циљану ДНК и векторску ДНК. Сада спајате две врсте ДНК заједно са ензимом тзв ДНА лигаза, који функционише као сложена врста лепка. Овај ензим преокреће рад ендонуклеаза спајањем крајева молекула. Резултат је а химера, или прамен рекомбинантна ДНК.

• Људски инсулин, међу многим другим виталним хемикалијама, може се добити рекомбинантном технологијом.

4. Увести рекомбинантну ДНК у ћелију домаћина. Сада имате ген који вам је потребан и начин да га пребаците тамо где му је место. Постоји неколико начина за то, међу њима трансформација, у којем такозване компетентне ћелије пометају нову ДНК, и електропорација, у којем се пулс електричне енергије користи за кратко ометање ћелијске мембране како би молекул ДНК могао да уђе у ћелију.

Вештачка селекција: Узгајивачи паса могу одабрати различите особине, посебно боју длаке. Ако дати узгајивач лабрадор ретривера примети пораст потражње за датом бојом расе, он или она може систематски да се узгаја за ту боју.

Генска терапија: Код некога са оштећеним геном, копија радног гена може се увести у ћелије те особе тако да се потребни протеин може створити помоћу стране ДНК.

ГМ усеви: Генетичке модификационе пољопривредне методе могу се користити за стварање генетски модификованих (ГМ) усева као што су биљке отпорне на хербициде, усеви који дају више воћа у поређењу са конвенционалним оплемењивањем, ГМ биљке отпорне на хладноћу, усеви са побољшаним укупним приносом, храна која има већу хранљиву вредност итд. на.

Шире речено, у 21. веку, генетски модификовани организми (ГМО) процветали су у врућем дугмету у Европско и америчко тржиште, како због безбедности хране, тако и због пословне етичке забринутости око генетске модификације усева.

Генетски модификоване животиње: Један од примена ГМ хране у свету сточарства је узгој пилића који расту већи и брже за производњу више меса дојки. Технологије рекомбинантне ДНК попут ових изазивају етичку забринутост због бола и нелагодности које животињама могу нанети.

Уређивање гена: Пример уређивања гена или уређивања генома је ЦРИСПР, или групирани редовно међусобно размакнути кратки палиндромски понављања. Овај процес је „позајмљен“ из методе коју користе бактерије за одбрану од вируса. Укључује високо циљану генетску модификацију различитих делова циљног генома.

У ЦРИСПР-у, водич рибонуклеинска киселина (гРНА), молекул исте секвенце као циљно место у геному, комбинује се у ћелији домаћина са ендонуклеазом званом Цас9. ГРНА ће се везати за циљно место ДНК, повлачећи Цас9 заједно са собом. Ово уређивање генома може довести до „нокаутирања“ лошег гена (као што је варијанта умешана у изазивање рака), ау неким случајевима дозвољава да се лоши ген замени пожељном варијантом.